Der Einsatz von Lasern im Weltraum ist Realität. Obwohl Radiowellen schon seit Jahrhunderten das Rückgrat der Weltraumkommunikation bilden, hat die Forderung, mehr Daten schneller zu übertragen, diese leichteren, flexibleren und sichereren Infrarotstrahlen (für das menschliche Auge unsichtbar) zur Zukunft der Weltraumkommunikation gemacht .
Kürzlich ist WipTherm zu Ende gegangen, ein europäisches Projekt, das sich der Entwicklung bahnbrechender Lösungen für die drahtlose Energieübertragung im Bereich der Mikrosatellitenenergie für die Weltraumforschung widmet. Und das Institute for Systems and Computer Engineering, Technology and Science (INESC TEC), einer der fünf Partner des Projekts, konzentrierte sich auf die Entwicklung eines leistungsstarken optischen Faserlasers. Das Institut für Physik für fortgeschrittene Materialien, Nanotechnologie und Photonik (IFIMUP) und die Fakultät für Naturwissenschaften der Universität Porto (FCUP) waren für die Koordinierung des Projekts verantwortlich.
Das Forscherteam demonstrierte die Lösung auf einem Luftwaffenstützpunkt in Aveiro, einer Stadt an der portugiesischen Westküste. Orlando Frazão, Forscher am INESC TEC Center for Applied Photonics (CAP), bewertete die Projektergebnisse „sehr positiv“. „Wir konnten unser Wissen über Hochleistungslaser erweitern und neue optische Faserlaser mit mehreren potenziellen Anwendungen entwickeln.“
Laser wie der vom portugiesischen Forschungs- und Entwicklungsinstitut entwickelte sind besonders wichtig für die Weltraumforschung. Glasfaserkommunikation, bei der Licht zur Übertragung des Signals anstelle von elektrischem Strom verwendet wird, ist in Szenarien wie der Weltraumkommunikation eine relevante Option.
„Unsere Rolle im Konsortium konzentrierte sich auf die Entwicklung eines Hochleistungslasers, der vollständig aus optischen Fasern besteht und im 1550-Nanometer-Bereich mit einer maximalen Leistung von 40 Watt arbeitet. Darüber hinaus haben wir ein Teleskop entworfen, das in der Lage ist, 27 thermoelektrische Sensoren gleichzeitig zu beleuchten eine Reihe von Linsen“, sagte der Forscher und Professor am FCUP.
Während der letzten Demonstration von WipTherm auf dem Luftwaffenstützpunkt São Jacinto konnten die Forscher eine Ausgangsleistung von 20 Watt für die Stromversorgung der thermoelektrischen Sensoren erreichen. „Zukünftige Entwicklungen könnten die Umwandlung dieser Laser in gepulste Laser umfassen, um Leistungen nahe kW zu erreichen“, fügte Orlando Frazão hinzu.
„Das Hauptziel bestand darin, kontinuierlich emittierende Laser zu entwickeln, um ausreichend Leistung zu erhalten und einen Temperaturgradienten im thermoelektrischen System zu erzeugen. Der Einsatz von Lasern im Weltraum ist Realität; Laser erfordern jedoch erhöhte Sorgfalt, da es sich um Instrumente handelt, die für eingesetzt werden können.“ „Wir versuchen zu verstehen, welche Arten von Lasern und welche Funktionen für akademische Zwecke oder als kommerzielle Lösungen eingesetzt werden können“, erklärte der Forscher.
Laser zur Stromversorgung von Satelliten
„Macht“ ist eines der Schlüsselwörter des von der Universität Porto koordinierten Projekts. Das Hauptziel von WipTherm bestand darin, ein innovatives drahtloses Energieübertragungssystem zu schaffen, um die Energiespeicherkomponenten aufzuladen, die in CubeSat-Technologien (z. B. Mikro- und Nanosatelliten) verwendet werden.
Und das ist entscheidend: Mit den Fortschritten bei den CubeSat-Technologien ist auch der Energiebedarf in diesem Marktsegment gestiegen, was größere Solarmodule, effiziente Energiespeichersysteme und andere Energieübertragungs- und -sammelsysteme erfordert. Während der Demonstration nutzte das Team einen Hochleistungslaser, um einen CubeSat aufzuladen. Dieser sehr kleine Satellit, ausgestattet mit von IFIMUP entwickelten thermoelektrischen Sensoren, war in der Lage, Licht bei 1500 Nanometern zu absorbieren und so die Ladeeffizienz zu erhöhen.
Laut Orlando Frazão ist es „noch zu früh“, um die potenziellen Auswirkungen der im Rahmen des Projekts entwickelten Arbeiten auf die Zukunft der Branche zu verstehen. Das Lernen mit WipTherm ermöglicht es den Forschern jedoch, sich auf ein neues europäisches Projekt, Transition, zu konzentrieren. „In diesem neuen Projekt haben wir bereits ein Geschäftsmodell für die Idee des Aufladens mittels Laser integriert“, schloss Orlando Frazão.
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